Đồ án thiết kế tủ điện ATS sử dụng PLC S7200

LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, điện năng được chuyển tải từ các nhà máy
phát điện đến các phụ tải thì cần phải qua các trạm biến áp. Việc chuyển
tải điện từ lưới đến các hộ dùng điện có thể xảy ra sự cố trên đường dây
cung cấp như: Mất pha do đứt dây hoặc bị ngược pha, hoặc điện áp và
dòng điện khác trị số danh định do bị quá tải hoác bị ngắn mạch. Các sự
cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như hỏng đường dây cung cấp do
thời tiết mưa bão, đổ cây vào đường dây, cũng có thể xảy ra sự cố ở các
trạm biến áp. Hiện tượng mất điện do các sự cố đó không thể xảy ra đối
với các phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 giờ như: Bệnh
viện, văn phòng chính phủ, hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, đại
sứ quán, khách sạn cao cấp Do vậy, cần phải có nguồn dự phòng để khi
xảy ra sự cố nguồn đang được sử dụng thì ta đưa nguồn dự phòng vào
phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới. Nhưng để giảm thời gian mất
điện của phụ tải tránh những hậu quả đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự
phòng nhất thiết phải đi kèm với thiết bị tự động đổi nguồn A.T.S
(Automatic Transfer Switch). Với đồ án thiết kế bộ tự động chuyển đổi
nguồn A.T.S Lưới - Máy phát.
Toàn bộ phần thuyết minh của bản thiết kế này được chia làm 3 chương:
CHƯƠNG 1: Tổng quan về PLC.
CHƯƠNG 2: Phân tích công nghệ và xây dựng mô hình hệ thống.
CHƯƠNG 3: Tính toán thiết bị điện trong tủ ATS và mô phỏng hệ
thống.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn bộ môn đă nhiệt tình
hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này.
Sinh viên
1
CHƯƠNG 1: Tổng quan về PLC
1.1. Giới thiệu chung về PLC
PLC viết tắt của Programmable Logic Controlle, là thiết bị điều
khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật

toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng
có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này
được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc
qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều
khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ
liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở
ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ
điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các
yêu cầu sau :
- Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học .
- Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình
phức tạp .
- Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp .
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính, nối
mạng, các Modul mở rộng.
- Giá cả có thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối
và các Logic thời gian .Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường
dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý
cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến
việc sử dụng PLC trong công nghiệp . Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các
2
lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi dịch … sau
đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy
tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá
trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần

thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình . Chương trình này được
nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện viêc điều khiển dựa vào
chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng
của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ
nhớ của PLC . Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện
một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ
dây nối hay Relay .
Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử đã cho phép
chế tạo các hệ vi xử lý liên tiếp, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ
điêu khiển logic có khả nẳng lập trình được (PLC) đã ra đời, cho phép
khắc phục được rất nhiều nhược điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng
trước đây, việc dùng PLC đã trở nên rất phổ biến trong công nghiệp tự
động hoá. Có thể liệt kế các ưu điểm chính của việc sử dụng PLC gồm:
- Giảm bớt việc đấu nối dây khi thiết kế hệ thống, giá trị logic của nhiệm
vụ điều khiển được thực hiện trong chương trình thay cho việc đấu nối
dây.
- Tính mềm dẻo cao trong hệ thống.
- Bộ nhớ: Cổng ngắt và đếm tốc độ cao khối vi xử lý trung tâm.
- Hệ điều hành Bộ đếm vào – ra Bộ định thời Bộ đếm Bit cơ Cổng vào ra
Onboard Quản lý ghép nối Bus của PLC
- Bộ nhớ vào ra:
3
Hình 1.1 : Nguyên lý chung về cấu trúc của bộ PLC
1.2. CẤU TRÚC, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC
1.2.1. Cấu trúc
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :
Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một
số bộ nhớ ngoài EPROM ).
Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC,
Các Modul vào /ra. Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm

thêm môt đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn
vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới
dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay,
RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình
đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ
PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ
4
cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với
PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …
Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thường được kết hợp thành một khối.
Cũng có một số hãng thiết kế PLC thành từng mô đun để người sử dụng
có thể lựa chọn cấu hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời
đáp ứng được yêu cầu ứng dụng. Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun
nhưng thành phần cơ bản nhất của phần cứng trong bộ PLC bao giờ cũng
có các khối sau:
Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của bộ lập trình PLC
Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có 4 khối chính đó là: Khối
nguồn, khối vi xử lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra. Thông thường
các tín hiệu xuất nhập đầu ở dạng số (1- 0), còn nếu tín hiệu là dạng liên
tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở dạng liên tục (Analog).
 Mô đun nguồn: (Moudule)
Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC
hoạt động. Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V một
chiều. Tuy nhiên cũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều.
5
 Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module):
Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ
 Mô đun nhập: (Input Module)
Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên
ngoài dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự. Các tín hiệu Lôgic có

thể từ các nút ấn điều khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động,
các tín hiệu của các quy trình công nghệ,…Các tín hiệu tương tự đưa vào
của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ
cho một lò nào đó hoặc tín hiệu từ máy phát tốc, cảm biến.
 Mô đun xuất (Output Module):
Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module
nhập. Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy
người sử dụng có thể kết nối nhiều module lại với nhau để được số ngõ ra
phù hợp. Đối với những ứng dụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra. Những ứng
dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256 ngõ ra. Cũng giống như
Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp điểm của rơle,
khả năng chịu tải lớn 220V/1A. Nếu muốn khống chế phụ tải công suất
lớn thì thông qua các thiết bị trung gian như: CTT. Aptomat. Triac…
1.2.1. Nguyên lý hoạt động của PLC
Hình 1.3: Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC
6
Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng
ảnh ra. Tiếp theo của việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và tự
kiểm tra lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra ngoại vi. Những trường hợp cần thiết phải cập nhật module ra
ngay trong quá trình thực hiện chương trình. Các PLC hiện đại sẽ có sẵn
các lệnh để thực hiện điều này. Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực
tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừng hoạt động bình thường của
chương trình để cập nhật module ra, sau đó sẽ quay lại thực hiện chương
trình. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là
thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức
là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời
gian như nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực
hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào
khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó. Một vòng quét

chiếm thời gian quét ngắn thì chương trình điều khiển được thực hiện
càng nhanh. Nguyên lý hoạt động dựa trên các bộ phận sau :
 Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và
kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự
từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái
ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các
hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được
giữ trong bộ nhớ.
 Hệ thống bus
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều
đường tín hiệu song song :
Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul
khác nhau.
Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
7
Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và
điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul
vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở
cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay
song song.
Nếu môt modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus ,
nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa
chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng
sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều
khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC .
Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một
thời gian hạn chế.
Hê thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ

và I/O . Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ
118 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp
các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
 Bộ nhớ
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :
Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O.
Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm,
ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi
vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong
bộ nhớ .
Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên
trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước
khi xử lý lệnh tiếp theo . Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương
ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc .
8
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch
này có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch.
Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng .
RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi
hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu
nguồn điện nuôi bị mất . Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang
bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài
tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm
tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả
năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .
EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ
mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung
vào được . Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được
gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn.

Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm
EPROM gắn bên trong PLC . Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và
xóa EPROM.
Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử
dụng trong máy lập trình. Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên
thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài.
 Kích thước bộ nhớ :
Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ÷1000 dòng lệnh tùy vào công
nghệ chế tạo .
Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ
2000 ÷16000 dòng lệnh.
Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM ,
EPROM.
 Các ngỏ vào ra I / O
9
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu
vào của PLC ) , các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các
đầu ra của PLC ) .
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêu xử lý
là 12/24VDC hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của
các kênh I / O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC , điều này làm
cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản .
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực
hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra .
1.3. CÁC HOẠT ĐỘNG XỬ LÝ BÊN TRONG PLC
1.3.1. Xử lý chương trình
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh
sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ .
PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở

bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng
lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình . Mỗi lần thực hiện chương
trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện. Thời gian thực
hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của
chương trình. Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau :
• Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần chương trình
phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành .
• Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình.
Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào,
thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của
các đầu ra.
• Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các
modul đầu ra.
10
1.3.2. Xử lý xuất nhập
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong
PLC :
 Cập nhật liên tục
Điều nay đòi hỏi CPU quét các lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất hiện
trong chương trình ), khoảng thời gian Delay được xây dựng bên trong
để chắc chắn rằng chỉ có những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong
bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngỏ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị. Theo
hoạt động logic của chương trình , khi lệnh OUT được thực hiện thì các
ngỏ ra cài lại vào đơn vị I / O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái
cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.
 Chụp ảnh quá trình xuất nhập
Hầu hết các PLC loại lơn có thể có vài trăm I / O, vì thế CPU chỉ có
thể xử lý một lệnh ở một thời điểm . Trong suốt quá trình thực thi, trạng
thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động
của nó trong chương trình. Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ

vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên rất dài và
tăng theo số ngõ vào.
Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I / O được cập nhật
tới một vùng đặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này
được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các
đơn vị I / O. Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I / O RAM này. Suốt quá
trình copy tất cả các trạng thái vào trong I / O RAM. Quá trình này xảy ra
ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End ).
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O
được copy tiêu biểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc
vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng
từ 1÷10 µs.
11
CHƯƠNG 2: Phân tích công nghệ và xây dựng mô hình hệ thống
2.1. Tổng quan về tủ chuyển đổi nguồn tự động ATS
2.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống ATS (Automatic Transfer Switch)
Hiện nay, nhu cầu sử dụng máy phát điện công suất dưới 1000kVA
cho các nhà máy, trạm viễn thông, cho các nhà hàng-khách sạn, trụ sở
công ty, siêu thị… là tương đối lớn. Khi có sự cố về điện xảy ra ở nguồn
lới quốc gia thì tải sẽ được chuyển từ nguồn này sang nguồn khác tạm
thời trong thời gian xử lý sự cố. Để nhận biết và xử lý sự cố nhanh chóng
và chính xác thì người ta xử dụng bộ chuyển mạch tự động ATS. Chính
đây là điều kiện để các kỹ sư trẻ dễ dàng có thể ứng dụng công nghệ cao
trong việc thiết kế-chế tạo hệ thống tự động chuyển đổi nguồn điện. Trên
thực tế, người viết bài này đã tiếp xúc rất nhiều các tủ ATS với ứng dụng
PLC, Logo, Contactor … là sản phẩm của các kỹ sư ngành điện-tự động
hóa.
Tuy nhiên, sau một thời gian hầu hết ta thấy sản phẩm của mình
bộc lộ nhiều nhược điểm mà khách hàng không thể chấp nhận được.
Trong đó, chủ yếu là xảy ra hiện tượng:

- Không khởi động được máy phát khi điện lưới mất;
- Không TEST được quá trình khởi động máy phát để kiểm tra chất lượng
dự phòng của máy phát điện khi điện lưới đang cung cấp nguồn cho tải
qua tủ ATS. Muốn kiểm tra, vẫn phải cắt nguồn điện lưới;
- Không khởi động được máy phát khi chất lượng điện lưới kém như mất
pha chẳng hạn;
- Tuổi thọ các khí cụ điện công suất rất thấp, đặc biệt thường cháy cuộn
hút khi dùng contactor, mà nguyên nhân không phải do quá áp.
Vậy thì, phải chăng sản phẩm của các bạn trẻ chưa hoàn thiện? Qua khảo
sát và thực tế tiếp xúc với các kỹ sư trẻ, người viết bài này thấy rằng: Căn
nguyên của vấn đề là các kỹ sư trẻ ngành điện-tự động hóa chưa nghiên
12
cứu kỹ về đối tượng điều khiển của tủ ATS, mà chỉ hiểu một cách đơn
giản là: tích hợp tủ ATS sao cho đáp ứng:
- Khởi động máy phát điện và cấp điện từ máy phát cho tải khi điện lưới
mất;
- Dừng máy phát và cấp điện từ lưới điện cho tải khi có điện lưới trở lại.
Sau một thời gian sử dụng máy phát điện (do Hãng Denyo-Nhật Bản
chế tạo) và tủ ATS được tích hợp trong nước, Ngân hàng Công thương
Việt Nam quyết định chuyển sang dùng máy phát và tủ ATS đồng bộ do
Hãng Denyo-Nhật Bản cung cấp để trang bị nguồn điện dự phòng cho cơ
sở mới của đơn vị tại Khu Công nghệ cao Láng-Hòa Lạc từ cuối năm
2008. Từ khi chính thức hoạt động đến 5/2009, luôn xảy ra hiện tượng:
- Không khởi động được máy phát khi điện lưới mất, mà trước đó
(khoảng 10 ngày) thì khởi động được. Sau khi nạp lại ắc quy bằng bộ nạp
ngoài thì khởi động được và sau 10 ngày lại xảy ra hiện tượng không
khởi động được máy phát.
- “Dễ” suy ra rằng: có hiện tượng ắc quy phóng điện do phải đặt máy phát
điện ở chế độ “RUN” với máy phát điện dùng khóa điện kiểu cơ khí, hoặc
chế độ “AUTO” với máy phát có màn hình giám sát và các phím điều

khiển. Nên“đương nhiên” là thay bộ nạp ắc quy có công suất lớn hơn là
“được”. Với cách đặt vấn đề này, thoạt đầu tưởng là ổn, song sau khi thay
bộ nạp ắc quy có công suất lớn hơn (đã tính chọn) thì dẫn đến hiện tượng
tuổi thọ ắc quy giảm rõ rệt do luôn có hiện tượng “sôi” trong ắc quy khi
người vận hành đưa cần gạt (đóng-cắt nguồn ắc quy”) về vị trí OFF.
Sau kiểm tra, nghiên cứu ATS và máy phát điện tại cơ sở này, người viết
bài nhận thấy cần phải bổ sung một tủ ATS (tạm gọi là tủ ATS thứ cấp)
kết hợp với tủ ATS đồng bộ với máy phát đã có và đã thực hiện được
việc loại bỏ các hiện tượng trên (trong một dịp khác, người viết bài này sẽ
giới thiệu nguyên lý hoạt động của tủ ATS thứ cấp này).
Vậy bản chất vấn đề là ở chỗ, phải tìm hiểu kỹ đối tượng điều khiển của
13
ATS (đặc biệt là máy phát điện) để đưa ra đúng và đủ các yêu cầu kỹ
thuật mà tủ ATS phải đáp ứng. Trên cơ sở các yêu cầu đó, mà tích hợp
thiết bị điều khiển.
.:: Các yêu cầu kỹ thuật thiết bị điều khiển ATS chất lượng cao phải có:
1. Tự động cắt mạch động lực của nguồn điện lưới và khởi động máy
phát điện khi nguồn điện lưới bị lỗi (có thể là mất điện 1pha; 2 pha; 3
pha, đảo pha, lệnh pha quá cho phép);
2. Tự động đóng mạch động lực của nguồn điện máy phát cấp điện cho
tải khi máy phát chạy ổn định;
3. Tự động dừng máy phát, cắt mạch động lực của nguồn điện máy phát
và đóng mạch động lực của nguồn điện lưới để cấp điện cho tải khi nguồn
điện lưới có trở lại và đảm bảo chất lượng;
4. Tự động dừng máy phát điện khi máy phát điện có sự cố, mà hai
trường hợp tiêu biểu là áp suất dầu bôi trơn thấp hơn và nhiệt độ nước
làm mát cao hơn cho phép;
5. Phải xuất được các xung điều khiển quá trình khởi động có độ rộng
xung phù hợp, cách nhau một khoảng thời gian đủ để ắc quy tự phục hồi
dung lượng. Thời gian khởi động không được quá dài, nếu khởi động lần

thứ nhất không được thì sau một khoảng thời gian thì xuất xung khởi
động tiếp theo và tối đa nên chỉ là 3 xung khởi động;
6. Đảm bảo có hai chế độ làm việc là “AUTO” và “MAN”. Có thể là
công tắc xoay hoặc phím ấn để chọn chế độ làm việc;
7. TEST được quá trình khởi động máy phát điện khi điện lưới vẫn đang
cung cấp điện cho tải qua tủ ATS;
8. Bộ nạp ắc quy phải đảm bảo duy trì trạng thái ắc quy đã được nạp đầy
bằng tự động duy trì dòng nạp nhỏ và đáp ứng các chỉ tiêu khác cho đặc
thù máy phát điện.
Đây là 8 yêu cầu kỹ thuật cơ bản cần phải có. Các yêu cầu này phải được
thực hiện nhanh, tin cậy (đặc biệt cho yêu cầu 7), đặc biệt khi máy phát là
14
nguồn điện dự phòng chất lượng cao có tải là nhiều động cơ điện đòi hỏi
khi mất điện lưới thì phải cấp điện máy phát trong khoảng thời gian mà
tốc độ động cơ vẫn còn đạt trên 30% tốc độ định mức. Điều này rất hữu
ích cho cả hệ thống tải và máy phát.
Để giải quyết tốt 8 yêu cầu trên với tính tác động nhanh, thì không gì hơn
là ứng dụng công nghệ kỹ thuật số.
Ngoài ra còn cần phải có các yếu cầu về giám sát, đó là:
9. Cảnh báo áp lực dầu bôi trơn thấp hơn và nhiệt độ nước làm mát cao
hơn cho phép của động cơ dẫn động máy phát điện;
10. Báo lỗi khởi động sau 3 lần khởi động không được;
11. Hiển thị bằng đèn hay số (thập phân) điện áp lưới và điện áp máy phát
(có thể là 1 pha hay cả 3 pha, thường với điện máy phát là 1 pha và điện
lưới là 3 pha).
.:: Về mặt định lượng, một số yêu cầu kỹ thuật chất lượng cao trên được
lượng hóa như sau:
Cho khí cụ điện chuyển mạch động lực:
- Khoảng thời gian chuyển nguồn (từ điện lưới sang điện máy phát và
ngược lại): 180ms-250ms;

- Khoảng thời gian cắt mạch động lực điện lưới, kể từ thời điểm điện lưới
bị lỗi: 50ms-100ms;
- Khoảng thời gian cắt mạch động lực điện máy phát, kể từ thời điểm
điện lưới có trở lại: 50ms-100ms;
- Khoảng thời gian phục hồi điện: 60ms-110ms;
Khoảng thời gian trên phụ thuộc vào khí cụ điện chuyển mạch động lực
là
contactor thông thường hay bán dẫn. Với việc sử dụng chuyển mạch
nguồn bán dẫn thì khoảng thời gian nói trên được rút ngắn và tủ ATS
hoạt động êm ái hơn so với dùng contactor thông thường.
Cho thiết bị điều khiển:
15
- Tốc độ điều khiển: 8 bit Microcontroller;
- Số lần chuyển đổi (đóng/cắt): đạt trên 10.000 lần;
- Tốc độ báo lỗi: 2s-3s;
- Số xung khởi động máy phát điện: 3;
- Thời gian chờ giữa hai lần khởi động (nếu lần khởi động kề trước không
được): 10s-13s;
- Độ rộng xung khởi động: 5-8s;
Như vậy:
- Thời gian chạy máy phát không tải: 120s-150s;
- Thời gian chuyển nguồn điện lưới: 1s-3s;
- Thời gian chuyển nguồn điện máy phát (cho 1 lần khởi động được): 4-
6s;
Cho thiết bị nạp ắc quy:
- Điện áp nạp 12VDC hay 24VDC với dòng nạp liên tục điều chỉnh được
và tự động duy trì phù hợp với dung lượng cụ thể của ắc quy. Để đáp ứng
điều kiện này, phải ứng dụng công nghệ điện tử-nạp chuyển mạch;
- Có hai chế độ nạp tự động và cưỡng bức;
- Bảo vệ quá trình khởi động;

- Trang bị chấu đầu ra, với chức năng nạp bình chết;
- Bảo vệ chống đảo cực;
- Tự động giới hạn dòng nạp khi khởi động động cơ;
- Chất lượng điện áp nạp: gợn sóng thấp;
- Nạp được cân bằng và nổi;
- Tự động ngắt điện khi điện áp ắc quy thấp hay không có điện áp đối ứng
đủ lớn ở nguồn ra DC.
Với các yêu cầu kỹ thuật cụ thể nêu trên, các bạn kỹ sư trẻ ngành điện-tự
động hóa hoàn toàn có thể:
- Xây dựng cấu hình, lựa chọn linh kiện,… để tự lắp một thiết bị điều
khiển tủ ATS;
16
- Úng dụng công nghệ (sử dụng LOGO, PLC,…) kỹ thuật số, lập trình,
cài đặt để LOGO hay PLC xuất các tín hiệu điều khiển mình mong muốn
đến các khí cụ điện lực thuộc chuyển mạch nguồn động lực và hệ thống
điều khiển khởi động/dừng máy phát điện.
2.1.2. Chức năng và nguyên lý hoạt động của ATS
Hệ thống tự động chuyển mạch ATS (Automatic Transfer Switch)
là hệ thống duy trì sự hoạt động của tải khi mất điện nhờ chế độ tự động
chuyển đổi nguồn cung cấp từ lưới điện sang máy phát sau khi lưới mất
điện. Tự động Khởi động/Dừng máy phát điện, tự động chuyển giữa
nguồn Lưới/Máy phát (3 pha và trung tính), đảm bảo cung cấp liên tục
cho phụ tải khi điện áp lưới bị mất hoặc không đảm bảo chất lượng. Khi
điện áp lưới đảm bảo các giá trị định mức, tủ sẽ tự động đóng phụ tải với
lưới.
- Ngoài ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) có chức năng bảo vệ khi
Điện Lưới bị sự cố như: mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời
gian chuyển đổi có thể điều chỉnh.
a. Chức năng
- Cảm biến sự mất nguồn chính.

- Khởi động Diesel lai máy phát.
- Chuyển tải cho máy phát khi điện áp và tần số đạt tới giá trị định mức
và ổn định.
- Khi có nguồn chính trở lại bình thường, chuyển tải trở lại nguồn chính,
sau đó dừng Diesel lai MF.
- Bảo vệ mất pha, quá áp hay quá tải.
17
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý đơn giản của hệ thống ATS
- Bảo vệ máy phát , do có thời gian trễ giữa việc cắt MC máy phát và
đóng MC điện lưới nên máy phát được bảo vệ an toàn
- Bảo vệ phụ tải , do nguồn điện lưới được kiểm tra , nếu đảm bảo mới
đóng điện lưới cho tải
- Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới mất hoàn toàn, mất
pha, hoặc điện áp thấp hơn giá trị cho phép (giá trị này có thể điều chỉnh
được).
- Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát tùy chọn , nhưng >5s , để
đảm bảo điện máy phát đã ổn định
- Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS chuyển phụ tải sang nguồn lưới. Máy tự
động tắt sau khi chạy làm mát 1-15 phút.
- Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công.
- Điều chỉnh được các khoảng thời gian chuyển mạch.
- Có hệ thống đèn chỉ thị.
Phân loại.
Dựa vào lưói điện dự phòng mà ATS được chia ra làm hai loại chính
như sau.
+ ATS lưới – lưới .Nếu nguồn điện dự phòng là đựoc lấy từ lưới điện
khác.
+ ATS lưới – máy phát. Nếu nguồn điện dự phòng là được lấy từ máy
phát điện.
+ Cấu tạo

+ ATS bao gồm các thiết bị sau:
- 2 công tắc tơ, hoặc 2 áp tomat được điều khiển bằng điện có khả năng
đóng cắt dòng điện lớn và có tốc độ nhanh : 1 để đóng cắt nguồn điện
chính (QN), 1 để đóng cắt điện máy phát (QR). Hai thiết bị đóng cắt này
có khoá liên động cả về cơ khí và về điện để tránh đóng đồng thời cả 2
nguồn gây ngắn mạch.
18
- Khi có sự cố, PLC phát tín hiệu báo động, đồng thời đưa ra tín hiệu
đóng cắt các rơ le đến các contactor để chuyển mạch tải.
- Các mạch cảm biến điện áp, tần số và các mạch điều khiển các công tắc
tơ hoặc áptômat.
- Công tắc chọn chế độ hoạt động: Chế độ bằng tay (man); chế độ tự động
(Auto) chế độ chờ sẵn sàng (Standby).
- Các đèn báo trạng thái làm việc của ATS.
+ Đặc tính thời gian của ATS
A E F GDCB
0
U,f
t
Hình 2.2. Đặc tính thời gian của ATS
+ A: Là điểm bắt đầu mất nguồn chính
+ B: Diesel có tín hiệu khởi động và Diesel bắt đầu khởi động. t
AB
= 4s
+ BC: Giai đoạn khởi động Diesel , điểm C: Khởi động thành công
+ D: Điện áp, tần số đạt giá trị định mức và ổn định. Bộ điều khiển đưa
tín hiệu để cắt QN, đóng QR cấp điện từ máy phát cho tải.
+ DE: Máy phát cấp điện cho tải khi nguồn chính mất điện.
+ E: Điện lưới có trở lại
+ F: Tín hiệu từ bộ điều khiển cắt QR, đóng QN. Đồng thời gửi tín hiệu

dừng cho hệ thống điểu khiển Diesel ; t
EF
= (3÷ 4) '
19
+ FG: Thời gian chạy không tải của Diesel: Tác dụng giảm nhiệt từ từ
cho Diesel. Tại G có tín hiệu dừng động cơ Diesel; t
FG
= (4÷ 5)'
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của tủ ATS
Thông thường tải được cung cấp từng nguồn bình thường và khi đó ATS
đóng vào công tắc nguồn bình thường. Khi nguồn lưới chính có sự cố hay
mất điện lưới, bộ ATS tạo tín hiệu ngắt điện lưới, xuất tín hiệu khởi động
máy phát, khi máy phát ổn định xuất tín hiệu đóng nguồn điện từ máy
phát cấp điện cho tải.
Khi có sự cố từ nguồn máy phát, bộ ATS tạo tín hiệu cảnh báo, ngắt
nguồn điện từ máy phát và chờ đợi khi sự cố ở máy phát được khắc phục
xong ( tín hiệu hồi tiếp), bộ ATS lại đóng nguồn máy phát cho tải.
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý trên giản đồ thời gian hoạt động của lưới điện
– máy phát khi mất điện sự cố và có điện trở lại
+ Hạn chế của ATS:
ATS chỉ phát hiện được sự cố của các nguồn diện và phát tín hiệu cảnh
báo chứ không khắc phục được sự cố của nguồn điện. Nguồn nuôi của
PLC đòi hỏi luôn luôn phải được duy trì cho nên người ta phải dùng
nguồn pin hay acquy mà không sử dụng được nguồn điện biến đổi từ phía
lưới điện hay máy phát.
20
Hình 2.4. Sơ đồ khối chức năng ATS thường gặp
+ Quy cách chọn tủ ATS
- Phù hợp với công suất máy.
- Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển

Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý tổng thể của hệ thống ATS
Sơ đồ khối chức năng mô tả hoạt động hệ thống ATS với máy phát điện
là nguồn điện dự phòng như hình 3.4.Trong đó:
- Mains Panel và Gen. Panel là tủ điện đầu ra biến thế hạ áp (thường gọi
là tủ tổng) và tủ đầu cực máy phát (đồng bộ với máy phát), có chức năng
đóng cắt (thường là bằng tay) nguồn điện lưới hoặc máy phát trong
trường hợp vận hành hệ thống cung cấp điện bằng tay thuần túy. Thiết bị
đóng cắt trong hai tủ này có thể là áptômát (3 hoặc 4 Pole) hoặc là máy
cắt (trong các nhà máy công nghiệp hiện đại, thường sử dụng máy cắt có
tích hợp truyền thông để đảm bảo kết nối với hệ DCS hoặc SCADA;
21
- Mains Contactor và Gen. Contactor là hai thiết bị đóng/cắt nguồn có thể
là độc lập (dùng hai contactor điện từ có khóa liên động điện) hoặc được
tích hợp thành một khối (dùng chuyển mạch bán dẫn làm việc trong chế
độ khóa), có chức năng tự động chuyển đổi nguồn điện từ điện lưới sang
điện máy phát và ngược lại. Thực tế, nếu dùng chuyển mạch bán dẫn thì
rất đắt (thường chỉ có trong các dự án đầu tư đồng bộ của các nhà đầu tư
nước ngoài) nên chỉ cần sử dụng contactor điện từ là được;
- Control Unit là khối điều khiển kỹ thuật số, có vai trò quyết định đến
chất lượng tự động chuyển đổi nguồn của hệ thống ATS. Khối này có các
tín hiệu vào/ra tương tự và số như sau:
+ Tín hiệu vào Control Unit gồm:
• Điện áp pha ug (t) máy phát điện: có thể là cả 3 pha hoặc 1 pha. Thông
thường chỉ cần lấy tín hiệu điện áp 1 pha là đủ vì hiếm có khả năng xảy ra
hiện tượng lỗi điện áp máy phát trên cáp truyền tải điện năng từ máy phát
tới tủ ATS. Tuy nhiên, khi cần vẫn có thể phải cho cả tín hiệu 3 pha điện
áp máy phát để loại nguồn máy phát khi có lỗi điện áp máy phát và
chuyển sang nguồn điện máy phát khác chẳng hạn. Trường hợp này ít có
trong thực tế, tuy nhiên không phải là không có khi các nhà sản xuất đòi
hỏi cần chất lượng nguồn điện dự phòng ở cấp độ cao;

• Điện áp pha um(t) lưới điện: bắt buộc phải là 3 pha để đảm bảo nhận
biết lỗi nguồn điện lưới (mất pha; quá hoặc thấp áp; đảo pha; lệnh pha)
không đảm bảo chất lượng nguồn điện cung cấp cho tải (Loading);
• Các tín hiệu: áp lực (dạng công tắc áp lực) Poil dầu nhờn, nhiệt độ
(dạng rơle nhiệt) T0C nước làm mát, mức (dạng công tắc mức) nhiên liệu
Loil, nhiệt độ môi trường, … của động cơ đốt trong dẫn động máy phát
(trong đó không thể thiếu hai tín hiệu áp lực và nhiệt độ nước làm mát là
hai tín hiệu quyết định đến Start/Run/Stop động cơ đốt trong, các tín hiệu
còn lại có thể có hoặc không tùy thuộc vào yêu cầu kinh tế-kỹ thuật của
khách hàng);
+ Tín hiệu ra Control Unit gồm:
• Các tín hiệu đóng/cắt Mains contactor và Gen. Contactor kiểu điện từ
hoặc mở/khóa các chuyển mạch bán dẫn để tự động (hoặc bằng tay)
chuyển đổi nguồn điện cấp cho tải;
• Các tín hiệu thực hiện chuyển đổi trạng thái đóng/cắt các cặp tiếp điểm
của khối rơle trung gian nhằm thực hiện quá trình: Preheat (sấy động cơ
trước khi khởi động) khi nhiệt độ môi trường thấp (mùa đông); Run (cấp
nguồn VDC cho các phần tử thuộc hệ thống điện của động cơ để đảm bảo
động cơ sẵn sàng khởi động và chạy sau khởi động); Stop (ngừng cấp
điện VDC để đảm bảo động cơ dừng khi điện lưới có lại hoặc các yếu tố
khác không cho phép động đốt trong hoạt động);
22
• Tín hiệu timer là tín hiệu khống chế khoảng thời gian máy phát điện
chạy liên tục (thông thường với máy mới thì từ
12-15 h, vơi máy cũ thì <10h). Khoảng thời gian này phải được hiệu
chỉnh dễ dàng phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.
- Inter. Rơle Unit là khối rơle trung gian có chức năng: tăng công suất tín
hiệu điều khiển; cách ly điện giữa các phần tử chấp hành và khối Control
Unit; nhân tín hiệu điều khiển cho mục đích đưa các mạch điện khác nhau
của hệ thống điện động cơ cùng hoạt động trong cùng khoảng thời gian.

Về bản chất, hệ thống ATS chất lượng cao cho máy phát điện có hệ thống
điều khiển kiểu cơ khí là hệ thống đáp ứng đầy đủ chức năng
Preheat/Run/Start/Stop của khóa điện trên Panel điều khiển máy phát điện
và loại trừ hoàn toàn hiện tượng suy giảm dung lượng ắc quy theo thời
gian.
Ngoài ra, có thể tạo thêm các mạch điện phục vụ giám sát/cảnh báo các
trạng thái: lỗi khởi động; áp lực dầu bôi trơn thấp; nhiệt độ nước làm mát
cao; dung lượng ắc quy thấp; mức nhiên liệu thấp; tắc lọc gió;… để sao
cho hoàn toàn điều khiển và giams sát trạng thái hoạt động của máy phát
điện từ hệ thống ATS mà không phải trực tiếp tiếp xúc với máy phát điện.
Trong thực tế (rất hãn hữu), xảy ra trường hợp nguồn điện lưới trở thành
nguồn điện dự phòng, nguồn điện máy phát trở thành nguồn điện chính
(người viết bài này đã phải thiết kế hệ thống cung cấp điện kiểu này cho
nhà máy dầu thực vật Cái Lân- T/p Cần Thơ do nhà máy ở trên một cù
lao mà lưới điện không đảm bảo chất lượng theo yêu cầu của dây chuyền
sản xuất dầu từ cám gạo). Khi này, cần phải tích hợp hệ thống ATS chất
lượng cao cho 2, hoặc 4 (số lượng là chẵn) máy phát điện luân phiên làm
việc (1 chạy/1 nghỉ hoặc 2 chạy/2 nghỉ kèm hòa đồng bộ,…) theo như sơ
đồ hình 2.
Việc tích hợp khối Control Unit và khối thiết lập thời gian máy chạy cho
sơ đồ hình 1 là mấu chốt của hệ thống ATS chất lượng cao. Hình 3 giới
thiệu các mạch đầu ra sử dụng các rơle thực hiện xuất các tín hiệu ra đáp
ứng các yêu cầu kỹ thuật như đã nêu. Ưu điểm của mạch này là tích hợp
không khó lắm, hoạt động tin cậy, tuổi thọ cao và đặc biệt loại trừ được
hiện tượng suy giảm dung lượng ắc quy theo thời gian.
23
CHƯƠNG 3: Tính toán thiết bị điện trong tủ ATS và mô phỏng hệ
thống
3.1. Phương pháp chọn tủ ATS
- Tủ có tính năng bảo vệ quá tải cho hệ thống cũng như bảo vệ chạm đất

với mục đính an toàn cho người sử dụng. Có đèn tín hiệu chỉ thị trạng
thái hoạt động.
- Để chế tạo tủ ATS thì có nhiều lựa chọn tùy theo yêu cầu của phụ tải,
hoặc của máy phát hoặc của nhà đặt hàng. Thông thường với loại máy
phát công suất dưới 100KVA thì dùng loại 2 contactors, máy phát công
suất lớn đến 600KVA dùng MCCB hoặc lớn hơn nữa thì dùng đến máy
cắt ACB,…
- Theo yêu cầu thiết kế chế tạo tủ ATS cho tải là xưởng chế biến thực
phẩm quy mô nhỏ với máy phát 3 pha công suất 100KVA nên ta lựa chọn
phương án dùng 2 contactors có khóa liên động điện. Chế độ tự động
được điều khiển bằng một bộ Logo. Vừa đảm bảo các thông số kỹ thuật
yêu cầu vừa đảm bảo tính kinh tế, thẩm mỹ…
3.1.1. Cách thi công với tủ ATS điều khiển bằng PLC
Lợi ích và hiệu quả của hệ thống ATS dùng PLC: hiện nay, các hệ thống
điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho các hệ thống điều khiển
bằng relay, contactor thông thường. Hệ thống ATS cũng vậy. Ta hãy thử
so sánh ưu, khuyết điểm của hai hệ thống trên:
24
+ Hệ thống điều khiển thông thường:
- Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn và relay trên bảng điều khiển.
- Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt.
- Tốc độ hoạt động chậm.
- Công suất tiêu thụ lớn.
- Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn
nhiều thời gian.
- Khó bảo quản và sửa chữa.
+ Hệ thống điều khiển bằng PLC:
- Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn.
- Công suất tiêu thụ ít hơn.
- Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn

nhờ phần mềm điều khiển bằng máy tính hay trên Console.
- Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn.
- Bảo trì và sửa chữa dễ dàng.
- Độ bền và tin cây vận hành cao.
- Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng.
- Có thiết bị chống nhiễu.
- Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
- Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực
hiện các lệnh tuần tự của nó.
- Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết.
Do những lý do trên PLC thể hiện rõ ưu điểm của nó so với các thiết bị
điều khiển thông thường khác. PLC còn có khả năng thêm vào hay thay
đổi các lệnh tùy theo yêu cầu của công nghệ. Khi đó ta chỉ cần thay đổi
chương trình của nó, điều này nói lên tính năng điều khiển khá linh động
của PLC. Ngày này phần lớn các hệ thống ATS điều dùng PLC. Điều này
mang lại lợi ích và hiệu quả rất lớn góp phần vào quá trình tự động hóa
nhiều quy trình sản xuất.
+ Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC:
- Xem xét sự khả thi:
Trong trường hợp nào đó việc xem xét về sự khả thi là yêu cầu không thể
thiếu cho một quyết định hay một giải phát điều khiển. Việc này có thể
được thực hiện thông qua các chuyên gia hay cố vấn bên ngoài. Thường
làm việc với chuyên gia được ưa chuộng hơn vì không có hoặc có rất ít sự
ràng buộc với các thiết bị chuyên dụng.
Phạm vi của lĩnh vực này có thể thay đổi rất nhiều, từ việc đơn giản là
đặc tả tính khả thi của yêu cầu cho đến việc phân tích toàn diện mọi
trường hợp. Mặc dù vậy, việc nghiên cứu tính khả thi của yêu cầu bao
gồm nhiều lĩnh vực nghiên cứu chuyên ngành sau:
- Tính khả thi về kinh tế.
- Tính khả thi về kỹ thuật.

25